能源未來之設想:核聚變

能源是個熱門話題。現在還在大行其道的石油、煤炭、天然氣,是臭名昭著的不可再生能源,不僅因為地球上的儲量有限,還因為燃燒會排放導致氣候變化的溫室氣體(混合著污染空氣的各種壞蛋粒子)。所以太陽能、風能這些地球上源源不絕的再生能源,成了人們的救命稻草,名曰清潔能源,是最純潔和無爭議的。但是始終不是每天都是陽光燦爛或是刮風的日子,清潔能源還是有它令人遺憾的地方(但也可能因為技術的突破而不受氣候所限)。 

於是核能登場了。這是個讓人愛恨交加的傢夥,天使一般的巨大能量,卻要留下魔鬼一樣的遺臭萬年的廢料。今天,我就來說說核能。 

我們熟知的核電廠所使用的核能,是核能的一種,叫做核裂變。重元素(以鈾為代表)受到中子的撞擊,而分裂成原子量較低的元素,從而釋放能量。在反應的過程中,釋放出來的中子又會撞擊其他原子引起裂變,從而形成鏈式反應,能量也就源源不絕釋放出來。若不加以控制,便會形成核爆(原子彈)。當然核電廠裡使用的原料,鈾所佔的比例很少,核爆是不會啦,但若是沒有精密的控制,其潛在危險也是巨大的。

來源:維基百科

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核能威力強大,1克的鈾235完全核分裂所產生的能量,相當於燃燒3000噸高級煤所釋放的熱能。但是這種形式的核能也是不可再生的:鈾礦儲量有限,興建核電廠和處理核廢料的過程還會消耗大量的水和能源。更可怕的,也是公眾們最擔憂的,還是運轉時的潛在風險和完成使命後的核廢料。切爾諾貝爾至今未復原,2011年日本由大地震引發的核災更是影響深遠,福島核電廠位於海邊,故核廢料隨洋流擴散,給整個世界蒙上一層陰影。此外,各種核廢料強勢存放在未開發地區,以及偸排入深海等各種醜聞,更讓核電靠向魔鬼的一端。 

讓我們再來看看核能的另一種形式——核聚變,這才是真正主宰了宇宙運轉的能量。

話說大爆炸之初,是一團巨大能量的混沌,只有一個質子和一個電子的氫原子率先誕生,接下來就是核聚變的世界了:原子們互相碰撞,各種元素相繼形成。重力的作用,讓原子們集結起來,形成閃耀我們夜空的星星們。為何星星會發光呢?那是因為星星們也有生存的壓力呀。重力(萬有引力)讓任何有質量的物質互相吸引,星球們要抵抗這種會使其坍縮的力量,就要用另一種力來平衡。這種力就是核聚變(你看,又登場了)。兩個氫原子聚變成一個氦原子,但是氦原子的質子質量卻不是氫原子質子質量的兩倍,這丟失了的質量去了哪裡?別忘了愛因斯坦留給我們的偉大方程:Emc²  ,質量即能量呀!那就是大陽熊熊發光的原因,也是一切恆星存在的原因。更重的物質不斷合成,直到全部變成鐵(鐵是質子質量最大的元素)。這時,一切星球內部就不再有活動,或爆炸成星雲,或彤縮成黑洞。可以說,我們身體內的每一個原子都來自於爆炸後的星雲呢(來自星星的我們)!從這種角度來講,稱核聚變為生命之源也不為過。 

星雲。來源:果殼網

星雲。來源:果殼網

核聚變雖然厲害,同我們的能源問題又有何關係呢?科學家們認為,核聚變很可能是能源的未來。半衰期極短的核廢料,安全性非常高,原料可以直接取自海水,而且當然還有很重要的一點:威力強大,聽起來就是完美的能源。目前人類已經可以實現不受控制的核聚變,如氫彈的核爆炸,但是要可控制且有經濟效應的核聚變還在研發當中(似乎還有漫長的路要走)。

各國的年輕人們也對這個議題很有興趣,時不時都會有年輕人實現了核聚變實驗的報導,讓人頗鼓舞。對我來說,核聚變是我在為氣候變化擔憂,陷入被上升的海平面淹沒的夢境的恐懼中時的救命稻草。綠色生活之必要,還有一項重要的原因,就是為可控的核聚變發電爭取更多的時間。畢竟畢竟,就算所有的溫室氣體排放都停止了,氣候變化還將持續很長一段時期。

而希望,也從來沒有離開我們。 

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